Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-31T21:20:41Z No. of bitstreams: 1 2015_RubériadaSilvaCaminhadeMenezes.pdf: 2864181 bytes, checksum: ea8024e49adcf8baf94a9280d7e399b5 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-31T21:22:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_RubériadaSilvaCaminhadeMenezes.pdf: 2864181 bytes, checksum: ea8024e49adcf8baf94a9280d7e399b5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T21:22:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_RubériadaSilvaCaminhadeMenezes.pdf: 2864181 bytes, checksum: ea8024e49adcf8baf94a9280d7e399b5 (MD5) / A Termodinâmica pode ser utilizada para analisar a sustentabilidade de sistemas da Ecologia Industrial com relação ao consumo de recursos. Este trabalho visa caracterizar como a ferramenta exergia opera para tal finalidade. O conceito de biorrefinaria visa substituir as refinarias de petróleo através da redução da intensidade de combustíveis fósseis em diferentes áreas de produção. O estudo de caso confrontou a tecnologia de uma Usina Sucroalcooleira Tradicional que produz açúcar, álcool e eletricidade com três cenários de Biorrefinarias Sucroalcooleiras, que além dos produtos tradicionais produzem bio-óleo, biogás, bio-fertilizantes, ácido levulínico, ácido fórmico e algas secas a fim de responder qual tecnologia é mais eficiente na utilização dos recursos de biomassa. Esta comparação torna-se importante, pois, à medida que novos processos industriais são incorporados mais recursos são consumidos, mais resíduos e emissões podem vir a ser lançadas no ambiente. Uma análise econômica dos produtos também foi realizada. A eficiência exergética total da Usina Tradicional foi de 43,5%. Nas simulações da mesma usina como uma biorrefinaria, as eficiências exergéticas obtidas foram de 82%, 82% e 81%, respectivamente, para o primeiro, o segundo e o terceiro cenário. O setor onde há produção de ácido levulínico e ácido fórmico foi identificado como o maior destruidor de exergia, com eficiência de apenas 15%. Economicamente, o segundo cenário é o mais vantajoso. / Thermodynamics can be used to examine the sustainability of the industrial ecology systems regarding to resource consumption. This work aims to characterize as exergy tool operates for this purpose. The biorefinery concept aims to replace petroleum refineries by reducing the intensity of fossil fuels in different areas of production. This case study confronted the technology of Traditional Sugarcane-Alcohol Plant that produces sugar, ethanol and electricity with three scenarios of Sugarcane-Alcohol Biorefineries, which in addition to traditional products produce bio-oil, biogas, bio-fertilizer, levulinic acid, formic acid and dried algae in order to answer which technology is more efficient in the use of biomass resources. This comparison is important because, as new industrial processes are incorporated more resources are consumed, more waste and emissions might be released into the environment and more entropy might be generated. An economic analysis of products was also performed. The exergy efficiency of the traditional power plant was 43,5%. In the simulations of the same plant as a biorefinery, the exergetic efficiencies obtained were 82%, 82% and 81%, respectively, for the first, second and third scenario. The sector where there is production of levulinic acid and formic acid was identified as the most destructive of exergy, with only 15% of efficiency. Economically, the second scenario was more advantageous.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2018-03-28T14:47:19Z No. of bitstreams: 1 Maurilio Arruda de Araujo.pdf: 937414 bytes, checksum: 7a0540b0186d12acd797715edf161348 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-28T14:48:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maurilio Arruda de Araujo.pdf: 937414 bytes, checksum: 7a0540b0186d12acd797715edf161348 (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The third phase of the industrial revolution and the globalization were historical milestones that are still reflecting on the world market until nowadays. On the one hand, the internet facilitates communication and eliminates borders between countries and continents, and on the other, innovations and radical changes in market behavior due to the expansion of competition and competitiveness among organizations. In this context, Enterprise Resource Planning (ERP) and technology solutions systems as Business Intelligence (BI) have emerged in order to meet the need for information in a timely manner and unifying several departments in order to reduce Competitive advantages, to increase the profits of partners or shareholders and to assist in the decision-making process. The present study has the purpose of analyzing some relevant aspects after the implementation of the Enterprise Resource Planning (ERP) systems with respect to the use, the innovation and the use of these systems as BI tools in Sugar and Ethanol Mills located in the State of Pernambuco. For this, semi-structured interviews were conducted with the IT managers of the sugar and ethanol mills, using as extraction method and tabulation of the interviews the analysis content with the purpose of coding and selecting the findings. According to these managers, ERPs provide advantages in the accuracy and speed of information, as well as the unification of data with the mobility of access to information in a secure way. As disadvantages they mentioned bureaucratization of the processes, among other aspects presented. With regard to innovations, the incremental innovations resulting from internal processes were identified resulting in a significant increase in performance. In relation to BI, being extension of the ERP system, its underutilization by some sectors, advantages, disadvantages and problems due to the use was verified. / A terceira fase da revolução industrial e a globalização foram marcos históricos que ainda vêm refletindo no mercado mundial até os dias atuais. De um lado, a internet facilitando a comunicação e eliminando as fronteiras entre os países e os continentes, e, do outro, as inovações e as mudanças radicais nos comportamentos dos mercados devido à expansão da concorrência e da competitividade entre as organizações. Nesse contexto, os sistemas Enterprise Resource Planning (ERP) e as soluções tecnológicas de inteligência do negócio como o Business Intelligence (BI) surgiram, com o intuito de atender à necessidade de informação em tempo hábil e unificando diversos departamentos, com o objetivo de reduzir custos, obter vantagens competitivas, elevar os lucros dos sócios ou acionistas e auxiliar no processo decisório. O presente estudo tem a finalidade de analisar alguns aspectos relevantes após a implantação dos sistemas Enterprise Resource Planning (ERP) no que se refere ao uso, à inovação e à utilização desses sistemas como ferramentas de BI em Usinas Sucroalcooleiras localizadas no Estado de Pernambuco. Para isso, foram realizadas entrevistas semiestruturadas com os gestores de TI das usinas sucroalcooleiras, utilizando como método de extração e tabulação das entrevistas a análise de conteúdo com o intuito de codificar e selecionar os achados. Segundo esses gestores, os ERP proporcionam vantagens na exatidão e rapidez da informação, como também na unificação dos dados com a mobilidade de acesso às informações de forma segura. Como desvantagens eles citaram burocratização dos processos, entre outros aspectos apresentados. No que se refere às inovações, identificaram-se as inovações incrementais decorrentes dos processos internos resultando no aumento significativo do desempenho. Em relação ao BI, sendo extensão do sistema ERP, foi verificado sua subutilização por alguns setores, vantagens, desvantagens e problemas devido ao uso.

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-07-03T14:03:03Z No. of bitstreams: 1 ItaloJoseLopesDeAlmeida_DISSERT.pdf: 2233476 bytes, checksum: d7d775bfc2c6f08935347bfcfde96a10 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-07-10T15:44:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ItaloJoseLopesDeAlmeida_DISSERT.pdf: 2233476 bytes, checksum: d7d775bfc2c6f08935347bfcfde96a10 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-10T15:44:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ItaloJoseLopesDeAlmeida_DISSERT.pdf: 2233476 bytes, checksum: d7d775bfc2c6f08935347bfcfde96a10 (MD5) Previous issue date: 2018-05-30 / A produção de energia elétrica é uma atividade de grande importância para o crescimento de qualquer economia no mundo. O Brasil possui, em relação às outras nações, a vantagem de poder planejar sua matriz elétrica utilizando grandes quantidades de fontes renováveis. Uma delas, focalizada neste trabalho, é a biomassa da cana-de-açúcar, que contribui através da cogeração para o fortalecimento dessa matriz. Apesar de há muito tempo disponível, observase que esta fonte tem sido pouca utilizada para a geração comercial de energia elétrica. O Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia (PROINFA), instituído pelo Governo Federal em 2002, hoje extinto, e o surgimento do Mercado de Créditos de Carbono, impulsionado pelo Protocolo de Kyoto, ajudaram a bioeletricidade na ultima década, fazendo com que a biomassa da cana-de-açúcar fosse utilizada de forma mais intensa, tornando-se um importante componente nessa matriz. Esta dissertação analisa os dados de moagem, a quantidade de energia elétrica gerada, exportada, entre outros, de uma usina sucroalcooleira que comercializa energia no ambiente de contratação regulada (ACR) e no ambiente de contratação livre (ACL), a partir do bagaço da cana-de-açúcar. O trabalho também constata que só com a utilização do bagaço como combustível a energia acordada com as concessionarias de energia não seria atingida todos os anos, devido à instabilidade na produção de cana de açúcar. Para resolver o problema, neste trabalho estuda-se a viabilidade da utilização da palha em conjunto com o bagaço da cana, aumentando-se a quantidade de combustível queimado na caldeira e consequentemente a geração de energia. Conclui-se, que o bagaço e a palha juntos como combustíveis a usina estudada proporcionariam uma elevação substancial na energia exportada, e no cumprimento da meta, além de um lucro considerável com a venda do excedente de energia elétrica. / The production of electric energy is an activity of great importance when planning the growth rate of any economy in the world. Brazil has, in relation to the other nations, the advantage of being able to plan their energy matrix using large renewable sources. One of them, focused on this work, is the biomass of sugar cane, which through cogeneration contributes to the strengthening of the matrix. Although it has been available for a long time, it is observed that this source has been recently used for the commercial generation of electricity. The Incentive Program for Alternative Energy Sources (PROINFA), established by the Federal Government in 2002, now extinct, and the emergence of the carbon credits market, driven by the Kyoto Protocol, have helped this framework in the last decade, making biomass of sugarcane more intensely used, becoming an important component in the Brazilian energy matrix. This dissertation analyzes the grinding data, the amount of electric energy generated, exported, among others subjects, of a sugar and ethanol plant that generates an sells energy in the regulated environment (ACR) and in the free contracting environment (FTA), using sugar cane bagasse of sugar. The work also verified that only with the use of bagasse as the energy source agreed with the utility buyers was not guaranteed, due to the instability in the of sugar cane crop. To solve the problem, the feasibility of using sugar cane straw in conjunction with sugarcane bagasse by increasing the amount of fuel burned in the boiler and consequently the generation of energy is also analysed. It is concluded that the bagasse and straw together, here studied would have a gain both in energy exported and achievement of the target, in addition to a considerable profit from the sale of electricity.

A geração de energia elétrica a partir de bagaço de cana-de-açúcar representa 6,97% da capacidade total instalada no Brasil, equivalendo a terceira maior fonte de geração de energia brasileira, atrás da geração hídrica (61,17%) e gás natural (8,50%), segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL, 2016b). O bagaço de cana-de-açúcar tem se tornado um grande ativo das usinas sucroalcooleiras por sua capacidade de transformação energética através da queima em caldeiras, produzindo vapor para o processo produtivo e alimentando processos térmicos para geração de energia elétrica. Assim, cada vez mais buscam-se alternativas de eficiência produtiva, de maneira a economizar bagaço visando prolongar o período de geração na entressafra, quando não há produção de cana-de-açúcar. O objetivo da presente pesquisa é avaliar e redução de consumo de bagaço a partir da inserção de sistemas heliotérmicos (CSP em inglês Concentration Solar Power) de torre em usinas sucroalcooleiras. Para tanto simulou-se no software SAM® um sistema de geração de energia solar heliotérmica de torre, tomando como base dados de geração de energia em um ano típico de uma usina sucroalcooleira do interior do estado de São Paulo, paralelamente com os dados de radiação solar da mesma região onde a usina está instalada. Através da simulação da integração das tecnologias e geração de energia advinda do sistema solar projetado, analisou-se o potencial de redução do consumo de bagaço de cana durante o período estudado. / The generation of electric from sugarcane bagasse represents 6.97% of the total capacity installed in Brazil, accounting for the third largest source of Brazilian energy generation, behind hidraulic generation (61.17%) and gas (8.50%), according to the National Electric Energy Agency (ANEEL, 2016). Sugarcane bagasse has become a major asset of sugarcane mills due to its capacity for energy transformation through burning in boilers, producing steam for the production process and fueling thermal processes for the generation of electric energy. Thus, more and more alternatives are sought for productive efficiency, in order to save bagasse to prolong the generation period in the off season, when there is no sugar cane production. The goal of the present research is to evaluate and reduce bagasse consumption from the insertion of tower solarization (CSP) in sugarcane plants. In order to do so, a solar heliothermic solar tower generation system was simulated in the SAM software, based on data from the generation of energy in a typical year of a sugar-alcohol plant in the interior of the state of São Paulo, in parallel with the radiation data in the same region where the plant is installed. Through the simulation of the integration of the technologies and generation of energy coming from the projected solar system, was calculated the potential of reducing the consumption of sugarcane bagasse during the studied period was analyzed.

A geração termelétrica a partir da biomassa proveniente do setor sucroenergético brasileiro, além de ser vista como opção para investimentos no setor de energias renováveis, pode contribuir com o suprimento de energia mantendo aspectos inerentes às vantagens sociais, estratégicas e ambientais que o favorecimento de um setor genuinamente desenvolvido no Brasil pode atribuir à matriz de energia elétrica. O objetivo principal deste trabalho é analisar o potencial adicional de energia elétrica que pode ser gerado a partir de recursos do setor sucroenergético. Os objetivos específicos estão em determinar e dimensionar os possíveis combustíveis para geração termelétrica no setor sucroenergético, em determinar quais rotas tecnológicas possibilitam o aumento da geração de energia e em quantificar a geração específica bruta de energia para cada tecnologia selecionada. O método consiste na realização de revisão bibliográfica para alocar o tema de estudo e pesquisa, com posterior elaboração de pesquisas documentais com o intuito de reunir dados e estimativas necessárias ao desenvolvimento do cálculo, coletando dados em publicações de institutos, entidades, empresas e consultores (dados de estimativas de produção de cana-de-açúcar para o período projetado e a definição dos recursos combustíveis e dos recursos tecnológicos). A seguir, para cada tecnologia de geração de energia elétrica, são apresentados arranjos com seus respectivos balanços de energia, índices de geração específica bruta de energia para as condições de cogeração e de geração de energia elétrica pura, vantagens, desvantagens e a inserção destas tecnologias ao longo do período estimado. Os resultados apontam que a expansão da produção de cana-de-açúcar, baseada na expansão agrícola e no aumento da produtividade, bem como o incremento tecnológico dos sistemas termelétricos de potência disponíveis comercialmente para o setor sucroenergético podem permitir a projeção de cenários com 26 GW de capacidade instalada com a utilização do bagaço e 33 GW com a inserção de palha. A importância deste trabalho está relacionada com a apresentação do estado da arte da tecnologia disponível para a geração termelétrica a partir do setor sucroenergético, pelo fato de apresentar os índices de geração específica para diferentes cenários de disponibilidade combustível e de tecnologias aplicáveis e por permitir análises entre os grupos tecnológicos e as biomassas disponíveis para a geração. / The biomass power generation in the Brazilian sugar & ethanol industry, besides being seen as an option for investments in the renewable energy sector, may contribute to the energy supply while maintaining aspects related to social, strategic and environmental advantages that the support of a sector genuinely developed in Brazil can attribute to the electricity matrix. The main purpose of this study is to analyze the surplus electricity that can be generated from resources of the sugar & ethanol industry. The specific aims are to determine and measure the potential fuels for power generation in the sugar & ethanol industry, to determine which technological routes enable an increase in the power generation and to quantify the specific gross power generation for each selected technology. The method consists of conducting a literature review in order to place the subject of study, with further development of documentary research in order to collect data necessary for developing the calculation, collecting data in publications from institutes, organizations, companies and consultants (sugarcane production data estimates for the foreseen period of study and the definition of fuel and technology resources for power generation). Afterwards, for each power generation technology, arrangements are presented with their respective energy balances, the specific gross power generation for the cases of process cogeneration and power generation stand-alone, the advantages, disadvantages and the inclusion of these technologies over the projected period. The results show that the expansion of production of sugarcane, based on agricultural expansion and increased productivity as well as the technological improvement of commercially available power generation systems for the sugarcane industry may allow scenarios with 26 GW of installed capacity using the sugarcane bagasse and 33 GW with the insertion of the sugarcane straw. The significance of this work is related to the presentation of the state of the art technology available for the thermoelectric generation from sugarcane industry. It is also connected to the fact of presenting an index of specific power generation for different scenarios of fuel availability and applicable technologies as well as enabling analysis of technological groups and available biomass for power generation.

A geração termelétrica a partir da biomassa proveniente do setor sucroenergético brasileiro, além de ser vista como opção para investimentos no setor de energias renováveis, pode contribuir com o suprimento de energia mantendo aspectos inerentes às vantagens sociais, estratégicas e ambientais que o favorecimento de um setor genuinamente desenvolvido no Brasil pode atribuir à matriz de energia elétrica. O objetivo principal deste trabalho é analisar o potencial adicional de energia elétrica que pode ser gerado a partir de recursos do setor sucroenergético. Os objetivos específicos estão em determinar e dimensionar os possíveis combustíveis para geração termelétrica no setor sucroenergético, em determinar quais rotas tecnológicas possibilitam o aumento da geração de energia e em quantificar a geração específica bruta de energia para cada tecnologia selecionada. O método consiste na realização de revisão bibliográfica para alocar o tema de estudo e pesquisa, com posterior elaboração de pesquisas documentais com o intuito de reunir dados e estimativas necessárias ao desenvolvimento do cálculo, coletando dados em publicações de institutos, entidades, empresas e consultores (dados de estimativas de produção de cana-de-açúcar para o período projetado e a definição dos recursos combustíveis e dos recursos tecnológicos). A seguir, para cada tecnologia de geração de energia elétrica, são apresentados arranjos com seus respectivos balanços de energia, índices de geração específica bruta de energia para as condições de cogeração e de geração de energia elétrica pura, vantagens, desvantagens e a inserção destas tecnologias ao longo do período estimado. Os resultados apontam que a expansão da produção de cana-de-açúcar, baseada na expansão agrícola e no aumento da produtividade, bem como o incremento tecnológico dos sistemas termelétricos de potência disponíveis comercialmente para o setor sucroenergético podem permitir a projeção de cenários com 26 GW de capacidade instalada com a utilização do bagaço e 33 GW com a inserção de palha. A importância deste trabalho está relacionada com a apresentação do estado da arte da tecnologia disponível para a geração termelétrica a partir do setor sucroenergético, pelo fato de apresentar os índices de geração específica para diferentes cenários de disponibilidade combustível e de tecnologias aplicáveis e por permitir análises entre os grupos tecnológicos e as biomassas disponíveis para a geração. / The biomass power generation in the Brazilian sugar & ethanol industry, besides being seen as an option for investments in the renewable energy sector, may contribute to the energy supply while maintaining aspects related to social, strategic and environmental advantages that the support of a sector genuinely developed in Brazil can attribute to the electricity matrix. The main purpose of this study is to analyze the surplus electricity that can be generated from resources of the sugar & ethanol industry. The specific aims are to determine and measure the potential fuels for power generation in the sugar & ethanol industry, to determine which technological routes enable an increase in the power generation and to quantify the specific gross power generation for each selected technology. The method consists of conducting a literature review in order to place the subject of study, with further development of documentary research in order to collect data necessary for developing the calculation, collecting data in publications from institutes, organizations, companies and consultants (sugarcane production data estimates for the foreseen period of study and the definition of fuel and technology resources for power generation). Afterwards, for each power generation technology, arrangements are presented with their respective energy balances, the specific gross power generation for the cases of process cogeneration and power generation stand-alone, the advantages, disadvantages and the inclusion of these technologies over the projected period. The results show that the expansion of production of sugarcane, based on agricultural expansion and increased productivity as well as the technological improvement of commercially available power generation systems for the sugarcane industry may allow scenarios with 26 GW of installed capacity using the sugarcane bagasse and 33 GW with the insertion of the sugarcane straw. The significance of this work is related to the presentation of the state of the art technology available for the thermoelectric generation from sugarcane industry. It is also connected to the fact of presenting an index of specific power generation for different scenarios of fuel availability and applicable technologies as well as enabling analysis of technological groups and available biomass for power generation.

A geração de energia elétrica a partir de bagaço de cana-de-açúcar representa 6,97% da capacidade total instalada no Brasil, equivalendo a terceira maior fonte de geração de energia brasileira, atrás da geração hídrica (61,17%) e gás natural (8,50%), segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL, 2016b). O bagaço de cana-de-açúcar tem se tornado um grande ativo das usinas sucroalcooleiras por sua capacidade de transformação energética através da queima em caldeiras, produzindo vapor para o processo produtivo e alimentando processos térmicos para geração de energia elétrica. Assim, cada vez mais buscam-se alternativas de eficiência produtiva, de maneira a economizar bagaço visando prolongar o período de geração na entressafra, quando não há produção de cana-de-açúcar. O objetivo da presente pesquisa é avaliar e redução de consumo de bagaço a partir da inserção de sistemas heliotérmicos (CSP em inglês Concentration Solar Power) de torre em usinas sucroalcooleiras. Para tanto simulou-se no software SAM® um sistema de geração de energia solar heliotérmica de torre, tomando como base dados de geração de energia em um ano típico de uma usina sucroalcooleira do interior do estado de São Paulo, paralelamente com os dados de radiação solar da mesma região onde a usina está instalada. Através da simulação da integração das tecnologias e geração de energia advinda do sistema solar projetado, analisou-se o potencial de redução do consumo de bagaço de cana durante o período estudado. / The generation of electric from sugarcane bagasse represents 6.97% of the total capacity installed in Brazil, accounting for the third largest source of Brazilian energy generation, behind hidraulic generation (61.17%) and gas (8.50%), according to the National Electric Energy Agency (ANEEL, 2016). Sugarcane bagasse has become a major asset of sugarcane mills due to its capacity for energy transformation through burning in boilers, producing steam for the production process and fueling thermal processes for the generation of electric energy. Thus, more and more alternatives are sought for productive efficiency, in order to save bagasse to prolong the generation period in the off season, when there is no sugar cane production. The goal of the present research is to evaluate and reduce bagasse consumption from the insertion of tower solarization (CSP) in sugarcane plants. In order to do so, a solar heliothermic solar tower generation system was simulated in the SAM software, based on data from the generation of energy in a typical year of a sugar-alcohol plant in the interior of the state of São Paulo, in parallel with the radiation data in the same region where the plant is installed. Through the simulation of the integration of the technologies and generation of energy coming from the projected solar system, was calculated the potential of reducing the consumption of sugarcane bagasse during the studied period was analyzed.